随着近来媒体对UWB技术的关注,以及由WiMedia联盟所验证的基于无线USB(W-USB)产品的22 UWB标准的发布,评估这一无线新技术并了解其是否按照所允诺的到每秒数百兆位传输速率的同时,有必要考虑其是否能保证有卓越的QoS。

该项测试由无线设计网(WirelessNetDesignline)和EE Times协同组织,由Pulse-link公司(UWB硅片厂商之一)率先发起。我们原计划是有一批UWB厂家联合发起该项测试以便提升他们近来所发布的UWB产品的水平,UWB硅片供应商和系统厂商均被邀请参与或联合发起该项测试。

基于近来WiMedia认证的波动,我们预期最新且最优秀的WiMedia参考设计将会提交到该项测试。然而,没有一个WiMedia厂商愿意参与其中。于是我们不得不采用现成可商业用的WiMedia W-USB产品。这也使得Pulse-link公司成为了唯一的主办单位。

Pulse-link公司的CWave实现集中于视频发布,涵盖了全部点对点和点对多点的通信系统,这些通信系统遵从TCP/IP协议传输,这些系统吞吐量在较短的距离内超过500Mbps,并接近890Mbps。比较而言,在WiMedia链路上测试的最高吞吐量是相当低的,近距离内大约接近50Mbps。

技术背景

超宽带(UWB)技术最初是在2002年2月受到公众注意的,当时FCC分配的是带宽的频谱(从到),使得以前作为军事技术的UWB成为商业化的技术,早些年前的CDMA技术也经过了类似的发展。

UWB信号的独特优点是它能工作在基底噪声上,这使得UWB设备与传统无线服务可“和平共处”并共享频谱资源(图1)。

图1:UWB可与其他服务共享已分配好的频谱资源,仅仅极低地抬高了他们的基底噪声。

由FCC指定的低传送功率(表1)将UWB链路缩小到大约10米范围,这限制了该技术向无线个人域网(WPAN)领域应用。这一范围并不是UWB技术本身的根本性局限,如果传送功率限制增加了,那么UWB的链路范围也将随之增加。

表1:美国室内UWB发射限制指标。

FCC批准了UWB的频谱分配和传送功率限制,但并未明确指定一个空中接口、调制或媒体接入控制(MAC)规范,这些规范是在2002年9月由委员会所制定的,并于2006年1月弃用。

今天,UWB的实现并不受任何特定的MAC或PHY所约束,只要UWB的实现遵从FCC规定的频谱限制就具有使用任意MAC和PHY层的灵活性。

众多起初从事标准的厂商加入了WiMedia联盟后,制定出了他们自己的基于OFDM PHY和一个类似分布式USB MAC的UWB规范。该WiMedia规范作为欧洲计算机制造商协会ECMA-368标准被发布。Pulse-link公司开发并增强了他基于脉冲的UWB信令,并基于.3b MAC实现他们的解决方案。

UWB的应用

尽管.3的最初目标是具有QoS的无线视频分配,但是WiMedia联盟还是选择了它,并专注于以PC为中心的W-USB的应用。

Pulse-link公司作为UWB技术的早期先行者,专注于高清视频分配的UWB应用。Pulse-link公司的方法比较有意思,他们开发的CWave架构既可以工作在无线媒体上,又可以工作在诸如同轴电缆、电力线和电话线等有线媒体上。

CWave架构革新性的一面是任何使用Pulse-link公司芯片组的设备都能够在单个.3b MAC下支持无线、同轴电缆和电力线等多种传送模式,该功能使得高清视频可通过任意可获得的媒体传送到整个住宅。嵌入了QoS的同步.3b MAC设计成为支持视频流、多通道音频和高数据速率的整个家庭联网。

初看起来,将以PC为中心的WiMedia产品与以消费电子为中心的Pulse-link产品进行比较似乎是不合适的。但是,随着PC和CE的快速融合,兼顾两者的解决方案的任务是提高位流速率并带有支持高质量视频、音频和数据的QoS。UWB传送的速率和质量正是我们要测试的指标。

UWB视频分配

尽管Pulse-link坚持.3的最初目标,即高清视频内容和多通道音频的业务流和分配,但是WiMedia组织至少从一开始就偏离了这个目标。仅有Tzero和Sigma Designs两个WiMedia厂商宣布了高清视频分配架构。而且,尽管两个厂商都已宣布获得了可上溯到2005 CES的UWB芯片,然而他们中没有一个在市场上可商用的产品,并且他们决定不向我们的测试提交他们的参考设计。

我们的理解是:WiMedia也许能在不久的将来应用于视频领域,但今天大多数的商用WiMedia产品都是用W-USB技术来实现的。东芝公司的可在一个UWB链路上支持USB、Gb以太网和一个音视频链路的端口复制器WiDV TM是一个例外,WiDV TM是基于WiMedia兼容的空中接口技术。

表2:常用视频格式和分辨率的吞吐量要求

视频分配:吞吐量与网络架构的思考

视频内容是以压缩格式进行传送和存储的。大多数的广播和有线电视的传送以及常规的DVD采用MPEG-2格式进行压缩。、MPEG-4和JPEG 2000是新兴的视频压缩格式,这些压缩格式在进行视频传送和存储的效率大致是采用MPEG-2压缩格式的两倍。

典型的家庭环境中,视频传送媒体包括同轴电缆、双绞线、电力线和无线。如HomePlug和HomePNA等有线视频传输技术为满足FCC的发射限制工作在低于30MHz的频谱范围内。Pulse-link率先将UWB技术应用到这些有线媒体上。UWB的宽频率带宽使得CWave天生就比HomePlug和HomePNA要优越。

多接口的CWave架构的更多优点是:单一设备能够同时支持多种媒体,包括现在HomePlug所支持的电力线、HomePNA所支持的同轴电缆和双绞线。CWave的时分多址(TDMA)MAC可通过对业务流在多网络接口上进行分时隙处理(time-slicing),将这些不同的媒体有效桥接起来。

作者:

Fanny Mlinarsky

总裁

fm@

John Ziegler

数据通信软件开发顾问

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octoScope公司